بیت کوین دوره ساتوشی پس از موفقیت جدید گوگل در Willow با تهدید کوانتومی بزرگتری مواجه است

گوگل می‌گوید تراشه کوانتومی Willow آن هنگام آماده‌سازی حالت‌های ویژه مورد استفاده در محاسبات کوانتومی، خطاها را حدودا 40 برابر کاهش داده است و گامی پرهزینه به سمت ساخت ماشین‌هایی با قدرت کافی برای شکستن کیف پول بیت‌کوین برداشته است.

نتیجه، که این هفته در Science منتشر شد، به چیزی می پردازد که به ندرت در بحث کوانتومی بیت کوین مطرح می شود – که معمولا بر روی این موضوع تمرکز می کند که مهاجم به چه مقدار ماشین نیاز دارد و در عین حال کم توجهی می کند که چه مقدار از آن ماشین را اشغال می کند تا آماده محاسبه شود.

کیف پول بیت کوین از یک کلید مخفی برای تایید پرداخت ها و یک کلید عمومی منطبق استفاده می کند که به شبکه اجازه می دهد آن تاییدیه ها را بررسی کند. خرج کردن معمولا کلید عمومی را آشکار می کند، در حالی که برخی از انواع پرداخت آن را از ابتدا آشکار می کنند.

انتظار می رود که کار کردن از آن به سمت راز به مقدار غیرعملی محاسباتی نیاز داشته باشد، که مهندسی معکوس کیف پول های رمزنگاری را عملا غیرممکن می کند.

با این حال، یک کامپیوتر کوانتومی به اندازه کافی بزرگ که الگوریتم Shor را اجرا می کند، در تئوری می تواند این ریاضیات را انجام دهد. هر کسی که کلید مخفی را بازیابی کند می‌تواند تراکنش‌ها را به‌عنوان مالک امضا کند و شبکه آنها را به‌عنوان واقعی می‌پذیرد. ریاضیدان پیتر شور اولین بار این روش را در سال 1994 منتشر کرد، اما هنوز کسی موفق به اثبات آن نشده است.

یک عبارت بازیابی که در یک کشوی فیزیکی قفل شده است، هیچ محافظتی در برابر آن ارائه نمی دهد، زیرا مهاجم از اطلاعات موجود در بلاک چین کار می کند.

برخی از فرمت‌های پرداخت بعدی، کلید عمومی را پشت هش، اثر انگشت دیجیتال، پنهان می‌کنند تا زمانی که مالک هزینه کند. مهاجمی که یک کلید مخفی قبلی را هدف قرار می دهد باید منتظر آن افشاگری باشد و ممکن است نیاز به بازیابی راز به اندازه کافی سریع داشته باشد تا در پرداخت دخالت کند.

همچنین به همین دلیل است که سکه های از دست رفته یک مشکل دشوار است. بیت‌کوین می‌تواند محافظت‌های قوی‌تری از مخارج ارائه کند، اما کسی هنوز به کلیدهای موجود برای انتقال دارایی‌های قدیمی به آن‌ها نیاز دارد. اگر آن کلیدها گم شوند، مالک نمی تواند حرکت کند. کلید عمومی آشکار شده در دسترس مهاجم آینده باقی می ماند.

برخی از قدیمی‌ترین دارایی‌های بیت‌کوین از زمانی که استخراج شده‌اند، کلیدهای عمومی خود را در معرض دید قرار داده‌اند.

این نقل و انتقالات به تنهایی نشان نمی‌دهد که دارندگان به ترس‌های کوانتومی پاسخ می‌دهند، زیرا حرکت سکه‌ها حتی می‌تواند به معنای تغییر کیف پول، سازمان‌دهی مجدد دارایی‌ها یا آماده شدن برای فروش باشد.

کامپیوترهای کوانتومی اطلاعات را در واحدهایی به نام کیوبیت ذخیره می کنند که بسیار شکننده هستند. گرما، ارتعاش و سیگنال‌های سرگردان می‌توانند آن‌ها را مختل کرده و خطا ایجاد کنند و افزودن کیوبیت‌های بیشتر نیز فرصت‌های بیشتری برای اشتباهات ایجاد می‌کند.

مهندسان با سازماندهی بسیاری از کیوبیت های فیزیکی در گروه هایی که خطاها را شناسایی و تصحیح می کنند، با آن مقابله می کنند. هر گروه مانند یک واحد قابل اعتمادتر رفتار می کند که به عنوان کیوبیت منطقی شناخته می شود.

سپس آن واحدها برای اجرای برخی عملیات به معادل دیجیتالی سوخت نیاز دارند، حالت‌های کوانتومی مخصوصی که محققان آن را «حالت‌های جادویی» می‌نامند. هر یک در هنگام استفاده مصرف می شود، بنابراین کامپیوتر باید در طول یک محاسبات به تولید آنها ادامه دهد.

آشپزخانه رستورانی را در نظر بگیرید که در آن هر غذا به یک دسته سس تازه نیاز دارد که قابل استفاده مجدد نباشد، جایی که برخی از کارکنان باید در حالی که بقیه می پزند سس درست می کنند. در یک کامپیوتر کوانتومی، سخت افزار اختصاص داده شده به تولید حالت های جادویی، سخت افزاری است که نمی توان آن را به کار دیگری اختصاص داد.

روش گوگل که کشت نام دارد، با یک نسخه تقریبی از حالت شروع می شود، آن را برای خطا بررسی می کند و تلاش های ناقص را کنار می گذارد. هدف تولید حالت های پاک با استفاده از سخت افزار کمتر نسبت به روش های قدیمی تر است.

این شرکت حدود 99.99 درصد وفاداری را گزارش کرد، معیاری است که نشان می‌دهد وضعیت‌های نهایی تا چه حد با آنچه محققان در نظر داشتند مطابقت دارند.

این عدد فقط برای ایالت هایی اعمال می شود که بازرسی را گذرانده اند. Willow حدود 8 درصد از تلاش های خود را پس از بررسی ها در طول آماده سازی و اندازه گیری حفظ کرد. به ازای هر 100 بار تلاش، حدود 8 مورد موفق شدند.

مراحل بعدی شامل اجرای فرآیند در مقیاس بسیار بزرگتر و مفید نگه داشتن این حالت ها به دلیل تغذیه در محاسبات طولانی تر است. محققان می گویند که کار بیشتری بر روی عملیات بلادرنگ و انتقال وضعیت ها به تنظیمات تصحیح خطا قوی تر مورد نیاز است.

در ماه مارس، گوگل تخمین زد که یک کامپیوتر کوانتومی ابررسانا در آینده با کمتر از 500000 کیوبیت فیزیکی می‌تواند رمزنگاری کیف پول مورد استفاده توسط بیت‌کوین و اتریوم را تحت مجموعه‌ای از مفروضات سخت‌افزاری بشکند.

در ماه سپتامبر، CoinDesk گزارش داد که محققان حجم کاری محاسبات اصلی مورد استفاده در آن حمله را کاهش داده اند. آن کار یک جزء را پوشش می‌داد، و از حمله کامل و هزینه‌های فیزیکی سخت‌افزار اجرای آن صرفنظر می‌کرد.

این مطالعات میزان ریاضیاتی که مهاجم باید انجام دهد را کاهش می دهد. کشت به هزینه تامین ماشین می پردازد در حالی که این محاسبه را انجام می دهد.

سودها را نمی توان به سادگی با هم چند برابر کرد. تخمین ماه مارس گوگل قبلا تولید کارآمد حالت جادویی را فرض می کرد. این آزمایش به جای کاهش 40 برابری دیگر در هزینه تخمینی حمله به بیت کوین، بخشی از این رویکرد مهندسی را آزمایش می کند.

مقاله مارس همچنین نشان می دهد که یک حمله چقدر سوخت می سوزاند. برای یک حمله مدل‌سازی شده که حدود 9 دقیقه پس از در دسترس قرار گرفتن کلید عمومی به طول می‌انجامد، گوگل تخمین زده است که دستگاه در هر ثانیه به 500000 حالت جادویی به اندازه کافی قابل اعتماد نیاز دارد.